ANSA ECAD Importer插件导入PCB建模，电子工程师用得着

【前言】

ECAD 应用于PCB 的设计、制造和仿真，它对设计人员、制造商和仿真工程师之间的无损信息流至关重要。信息的类型涵盖了几何、电气、拓扑、物理、制造、装配、物流等。ECAD importer 插件的目的是从 ECAD 自动生成 ANSA 模型，它支持的 ECAD 格式为IPC-2581 (Rev.B) 。作为一个开源格式，它比较智能化，包含了多维集成信息，并且得到了大型工业联盟和大多数 ECAD 供应商的支持。

图1 ECAD Importer插件

1.主要功能

ECAD Importer可以根据仿真需求提供 5 种不同的建模细节级别，然后通过 GUI 向导和批处理模式轻松地自定义导入PCB模型。其中，PCB 叠层可进行编辑，如厚度、层的选择、层的融合。后续步骤中，也支持自动生成批量网格方案。为了便于模型准备和求解器设置，过程中还会形成不同级别的高度组织化模型层次结构以进行分组管理。该结构分为三个层面：Parts、Properties和Sets。用户可在Model Browser内查看PCB元件、各层、通孔等的信息，在Properties里可对PEC、引脚、导电属性等信息进行查看，在Sets内可查看元件引脚，PhyNet等分组的信息。

2.五种建模细节级别

Homogeneous board：整个PCB建成均质板材。没有内部结构，仅能体现板的金属含量

Homogeneous layers：每层一块板，可以是电介质板，也可以是绝缘板。在这个级别下，也可以在电路板上钻孔。

Trace mapping：金属迹线的近似建模，建模精度优于均质层，低于全2D/3D金属化，是精度和 CPU/RAM 占用之间的最佳折衷方案。可通过改变网格的尺寸来自定义权衡精度。

全2D金属化：所有绝缘层都是均匀的板状材料。导电层是无限薄的2D面，带有关于PCB导电几何形状的所有精确几何信息。

全3D金属化：与全2D金属化很相似，唯一的区别就是（在z方向上）导电层的高度根据导电层的厚度而变化。因此，在后阶段就可以创建出厚金属层。

图2 五种建模细节级别示意图

3.ECAD importer 工作流程

3.1 选择建模细节级别

在上述五种建模细节级别中按需选取，包括电路板、通孔和元件的细节级别选择。

3.2 选择并读取 IPC 文件

1) 输入完整路径或浏览文件来导入IPC文件

2) 支持的格式为：*.xml, *.cvg

图3 读取IPC文件步骤

3.3 叠层预览 / 编辑

可对PCB叠层的信息进行查看和编辑；

可编辑内容包括层厚度、顺序、名称、导电层的融合、金属/绝缘体等。

图4 叠层预览步骤

3.4 导入 2D 特征

可以选择 PCB 2D特征的导入选项，并以 ANSA 曲线的形式导入这些特征的边界。

图5 导入2D特征步骤

3.5 创建 PCB 外形

在三种方法中择其一来创建 PCB 的轮廓，即 PCB 外部边界的形状。根据PCB的2D轮廓创建一个3D方框。除均质板外，其他各层之间的中间界面也会被创建出。

可选择导入 IPC-2581 文件中包含的有关 PCB 外形的信息。或者使用XY 平面上包含所有 PCB 曲线的矩形框，按需进行百分比放大后，可基于此创建 PCB 外形。再或者使用自定义曲线，将其创建或导入后用作PCB 外形。

图6 创建PCB外形步骤

3.6 针对特定级别的步骤

第一、二级别支持计算金属含量。计算完成后将显示一个表格，其中汇总了每个导电层和整个电路板累积的金属百分比。这些值也会自动复制到包含相应层的ANSAGROUP 的自定义用户属性中。

第三级别中，用户需要为PCB外形的基壳网格进行设置。在下一阶段，将基于此网格创建整个电路板的结构化实体网格。

在第三级别的最后一步Trace mapping中，会创建电路板的结构化实体网格，并将 PCB 金属化映射到网格上。

第四、五级别可以进行2D拓扑，将电路板的导线特征创建为平面。在融合同一 PhyNet 特征边界的情况下选择进行快速 2D 拓扑，可以大大加快此阶段的完成速度。

第四、五级别接下来的步骤与第二级别可选的步骤相同，即3D拓扑。其目的是在电路板上钻孔、放置过孔，并将各层与过孔进行拓扑连接。

3.7 导入元件

以表格形式汇总将导入的所有封装；

可编辑厚度与间距。

图7 导入元件步骤

3.7 批量网格场景生成（可选）

为 PCB 模型自动生成适当的批量网格划分方案；

创建的批量网格方案取决于用户选择的详细程度和网格参数。对于不同层次的电路板细节，网格方案也不同。

图8 批量网格场景生成步骤

总 结 ECAD Importer插件能够收集IPC文件的信息，并将其整合到ANSA中，这样就能从ECAD生成反映模型所有属性的信息。在该插件帮助下创建的 ANSA 数据库具有高度组织化模型层次结构，旨在方便检查、处理和网格划分模型，以适应 PCB 建模的需求。 END 作者 | 吴可争 BETA CAE 工程师

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